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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono
metadata.dc.creator: Barbosa, Raquel Chamone
metadata.dc.contributor.advisor1: Hori, Carla Eponina
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Damasceno, João Jorge Ribeiro
metadata.dc.contributor.referee1: Arouca, Fábio de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee2: Ávila Neto, Cícero Naves de
metadata.dc.contributor.referee3: Xavier, Marcelo Fonseca
metadata.dc.description.resumo: O aumento da concentração de CO2 na atmosfera após a Revolução Industrial, devido principalmente à queima de combustíveis fósseis, é apontado como um possível responsável pela intensificação do efeito estufa e consequente aumento da temperatura da Terra. Diante disto, tem-se buscado alternativas para diminuir as emissões deste gás. A captura de CO2 é uma técnica satisfatória para alcançar esta diminuição e consiste em separar o CO2 do gás efluente e armazená-lo em local seguro. Uma forma econômica de separá-lo é através de ciclos de reações calcinação-carbonatação, porém com o passar dos ciclos o óxido de cálcio produzido torna-se menos reativo devido à sinterização. Desta forma, é interessante incluir uma etapa intermediária de hidratação do óxido a fim de evitar o fechamento dos poros e manter a capacidade de captura ao longo de um número maior de ciclos. Diante disso, este trabalho visou aproveitar um resíduo em pó rico em calcário, produzido no processamento da apatita da Vale Fertilizantes, para produção de cal e captura de CO2 ao longo de cinco ciclos de reações calcinação-hidratação-carbonatação. Inicialmente, caracterizou-se o resíduo determinando o diâmetro médio de Sauter, as fases cristalinas, a área superficial específica e a faixa de temperatura em que ocorre a decomposição. Posteriormente, elaborou-se um Planejamento Composto Central com as variáveis temperatura e tempo de calcinação e foram utilizadas a análise termogravimétrica para monitorar a capacidade de captura de CO2 e a Norma ASTM-C-110-76 para avaliar a reatividade da cal. Os resultados indicam que, para todos os ciclos, conforme o tempo e a temperatura aumentam, a reatividade também aumenta até atingir um valor máximo e então começa a diminuir, devido à sinterização. Observou-se ainda que para o primeiro ciclo de reações, os experimentos conduzidos a temperaturas mais altas de calcinação proporcionaram maior reatividade e capacidade de captura. Porém, ao longo dos ciclos a diferença entre os resultados alcançados pelas amostras submetidas a diferentes condições de calcinação se torna cada vez menor, e as reatividades e capacidades de captura das amostras tendem para um mesmo valor, independente da temperatura e do tempo de calcinação. Desta forma, a reatividade e a capacidade de captura apresentaram comportamento análogos, sendo fortemente influenciadas pela temperatura e tempo de residência da calcinação no primeiro ciclo e se tornando cada vez mais independentes dessas condições. Observa-se ainda que a máxima capacidade de captura de CO2 diminui com o passar dos ciclos, passando de cerca de 0,42 no primeiro ciclo para cerca de 0,23 no quinto, indicando que a sinterização se torna mais acentuada.
Abstract: The increasing CO2 concentration in the atmosphere after Industrial Revolution mainly due to the increasing consumption of fossil fuels is considered the major role in global warming and greenhouse effect. Thereafter, alternatives have been sought to decrease this gas emission. CO2 capture is an appropriate option to achieve that reduction. It consists of separation of CO2 from flue gas and storage in a safe place. An economical way to separate it is through cycles of carbonation - calcination reactions, based on the carbonation reaction of CaO to capture CO2 and the subsequent calcination of CaCO3 to regenerate the sorbent. However, it has been found that the conversion of CaO to CaCO3 in the carbonation step decreases with increasing cycles because of the sintering phenomena. Hence, it is reasonable include a step of hydration of calcium oxide to keep the reactivity along many cycles. In this work, it was aimed to evaluate the use of a high limestone content waste from Vale Fertilizantes produced in apatite process to produce lime and capture CO2 over five calcination/hydration/carbonation reaction cycles. Firstly, it was studied the characteristics of the waste and it was determined its mean diameter, crystalline phases, specific surface area and the temperature which it starts calcining. Then, it was set a Central Composite Planning with the variables calcination temperature and time and it was used a thermogravimetric analysis to monitor the capture capacity of CO2 and the ASTM-C-110-76 to evaluate lime reactivity. The results indicate that, to all cycles, as calcination time and temperature increase the reactivity also increases until reach the best region, and then begins to decrease due to sintering. Furthermore, for the first cycle, those samples conducted at higher calcination temperatures showed better ability to capture, but over the cycles the ability to capture for all conditions tends to the same value. Therefore, it appears that temperature and time calcination do influence on CO2 uptake in initial cycles, but a large number of cycles, the effect becomes insignificant. Furthermore, the reactivity and the capture capacity showed similar behavior and were strongly influenced by the calcination temperature and time at the first cycle and become more independent of these conditions as cycle number increases. The maximum capacity declines over the cycles and drops from about 0,42 at the first cycle to about 0,23 at the fifth cycle and it is due to sintering phenomena which becomes more noticeable.
Keywords: Resíduo
Calcário
Captura de CO2
Cal
Sinterização
Waste
Limestone
CO2 capture
Lime
Sintering
Resíduos industriais
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: BARBOSA, Raquel Chamone. Estudo do aproveitamento de resíduo de mineração rico em calcário para produção de cal e captura de dióxido de carbono. 2014. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15240
Issue Date: 23-May-2014
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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